[发明专利]光合波回路

说明书

本发明的目的在于以低损失对多个波长的多个光进行合波并且实现小型的光合波回路。本发明的光合波回路具备：第一光波导，射入第一光；第二光波导，射入第二和第三光；MM转换波导；第一耦合部，将第一光转换为高次模并耦合至MM转换波导；以及第二耦合部，将在MM转换波导传播的第一光转换为零次模并耦合至第二光波导，透射第二和第三光，各波导的波导宽度设定为：相对于第一光波导而言的第一光的零次模下的有效折射率与相对于MM转换波导而言的第一光的高次模下的有效折射率相等，并且，相对于MM转换波导而言的第二和第三光的高次模下的有效折射率与相对于第二光波导而言的第二和第三光的零次模下的有效折射率不相等。

技术领域

本发明涉及一种光合波回路，更详细而言，涉及一种例如对具有可见光的RGB(R：红色光、G：绿色光、B：蓝色光)三原色的光进行合波的三原色光合波回路。

背景技术

近年来，作为眼镜型终端、投影仪(projector)用的对可见光的三原色光进行合波的回路元件，使用了石英系平面光波回路(Planar lightwave circuit：PLC)的RGB耦合模块(coupler module)受到关注(例如参照非专利文献1)。PLC在平面状的基板上利用基于光刻(photolithograph)等的图案化(patterning)和刻蚀加工来制作光波导，并通过组合多个基本的光回路(例：定向耦合器、马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder interferometer)等)来实现各种功能。

作为三原色光的合波回路，例如存在利用定向耦合器和/或马赫-曾德尔干涉仪(参照非专利文献1)的合波回路。在本说明书中，以图1为例，对使用了最单纯的定向耦合器的情况进行说明。

图1示出了使用PLC的RGB耦合模块的基本结构。如图1所示，使用了PLC的RGB耦合模块的基本结构由第一～第三光波导1～3这三条光波导形成。在第一光波导1耦合有第一定向耦合器4。在第二光波导2耦合有输出波导5。在第三光波导3耦合有第二定向耦合器6。第一定向耦合器4的波导长度、波导宽度、以及波导间的间隙被设计成：将波长λ1的光从第一光波导1耦合至第二光波导2、将波长λ2的光从第二光波导2耦合至第一光波导1并从第一光波导1耦合至第二光波导2。第二定向耦合器6的波导长度、波导宽度、以及波导间的间隙被设计成：将波长λ3的光从第三光波导3耦合至第二光波导2、透射波长λ1以及波长λ2的光。

设为λ1＜λ2＜λ3，例如，在第一光波导1射入蓝色光(波长λ1)，在第二光波导2射入绿色光(波长λ2)，在第三光波导3射入红色光(波长λ3)。三色的光经由第一定向耦合器4以及第二定向耦合器6合波后从输出波导5输出。在三原色光的合波回路中，与带宽比小的通信用光合波回路不同，由于蓝色光的波长(波段400nm)和红色光的波长(波段700nm)存在较大差异，因此耦合长度的波长依赖性表现得显著。因此，能实现这样的构成。

此外，也可以像非专利文献2所示的那样使用多模干涉型光波导(Multi-modeinterference waveguide：MMI)来对不同的波长的光进行合波。但是，从输入/输出波导数分别为两个的关系的方面考虑，难以通过MMI来对三个波长以上的光进行合波。

为了理解后述的本发明的实施方式，以下对定向耦合器进行简单说明。图2示出了定向耦合器的基本原理。在图2中示出了两条波导11以及12。如图2所示，定向耦合器是在使两条波导11以及12邻接时，将从一方的波导11通过的光转移至另一方的波导12的耦合器。